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Queremos formar 180 g de agua, H₂O, para ello debemos ir a un almecen especializado a comprar los átomos de H y O.  

No sabemos si pedirlos en número de unidades (átomos) o por peso.  

Suponiendo que sabemos, sólo, que la proporción comparativa de peso entre ambos elementos es 16:1 (O:H). Es decir, sabemos que ún átomo de O pesa 16 veces más que uno de H. No sabemos cuánto pesa cada uno, por tanto, no sabemos cuánto pesa una cierta cantidad de ellos. Con estos datos ¿se puede responder las siguientes preguntas?:

¿Cuántos átomos de O y de H debemos pedir?. Expresarlos en moles (N_A).
¿Cuántas moléculas de agua se podrán formar?
¿Cuánto pesan los átomos de H y O?. Expresarlos en gramos.

Ya se me olvido toda la química  

Podríamos intentar averiguar primero la relación entre las masas de ambos. ¿Cuántos átomos hay de uno más que del otro?

Si el agua fuese HO la relación sería 1:16 pero como es H₂O, la relación será: 2:16, o sea, 1:8. Los átomos totales de O pesan 8 veces más que los de H (para tener la mitad que los de H).

Para ello podemos descomponer 180 g (que es lo que queremos formar) en dos cantidades, una 8 veces mayor que la otra, y que sumadas dieran 180 g.

Eso se puede hacer ya que

x+y = 180

y=8x

9x=180

x=20 g son de H y el resto hasta 180, de O (160 g)


Pero si lo quiero pedir por unidades ¿Cuántos átomos de H hay en 20 g? (De O la mitad)

Para ello necesitamos tener más información. No nos basta con saber que el O es 16 veces más pesado que el H y que una molécula de agua tiene dos H por cada O.

¿Qué información necesitamos?

Pues saber, por ejemplo, cuánto pesa una cierta cantidad de ellas. Eso no fué complicado, se calculó lo que pesaban 6,022·10²³ (¿por qué este número?; en otro tema)

A ese número de entidades, a la materia que representa, (átomos, moléculas, etc) se le llamó mol.

Pues bien, se supo que en 1 g de H había 6,022²³ (N_A). Más bien se buscó el número para que ocurriera eso)

Ahora sí podemos saber cuántos átomos debemos pedir para tener 20 g de H.

Basta con saber que en 20 g habrá 20 veces más átomos que en uno. Luego el nº total de átomos de H que debemos pedir será de 20·6,022·10²³ que se suele expresar como 20·N_A o mejor, 20 moles.

De O debemos pedir la mitas de átomos: 10·6,022·10²³ ≡ 10·N_A ≡ 10 moles.

Conclusión, para formar 180 g de agua, debemos pedir 20 g de H (que son 20·N_A) átomos) y 160 g de O (que son 10·N_A átomos).

¿Cómo se supo que la molécula de agua estaba compuesta de dos de H por cada O?

Uno de los principios fundamentales de la química se basaba en que en volúmenes identicos, a la misma presión y temperatura, había el mismo número de entidades (átomos, moléculas, etc).

Cuando descomponemos el agua (electroquímica) se puede recoger dos volúmenes de H por cada uno de O. Al tener cada volumen la misma catidad de entidades, se induce que el nº de átomos de H es doble que el de O.

Se nos ha pasado por alto un pequeño detalle, esos átomos no vienen en bloques, unidos, sino que viene en pequeños paquetes (gas). ¿Qué volumen tedrá esos paquetes? ¿Cuanto ocuparía 20 g de H y 160 g de O?

si un mol de cualquier elemento es 22.4 litros en condiciones normales, 20 moles de hidrogeno ocupa: 22.4 · 20 = 448 litros,  e igual con el oxigeno. Supongo que sea eso.

Se sabe que 1 g de H, que son 6,022·10²³ átomos, ocupa un volumen de 22,4 L (volumen molar) a la presión de 1 atm y a 0ºC (C.N.) (273,15 K)

Esto quiere decir que cada átomo, en esas condiciones, ocupa un volumen de:

22,4/N_A = 22,4/(6,022·10²³) = 3,72·10^-23 L

Como cada gramo ocupa 22,4 L podemos deducir que 20 g son 20·22,4 L = 448 L

y de O 240 L ya que necesitamos la mitad de éstos y todos los átomos ocupan el mismo volumen, independientemente de si es átomo (aunque sean distintos) o moléculas.

Por cierto los 180 g de agua (en forma de vapor) ocupará 224 L . Los mismos que de O y la mitas que de H.

448 L de H se mezclan (para formar agua) con 224 L de O y se forma 224 L de agua.

Tener en cuenta que los volúmenes de una molécula de agua y de los átomos de H y O son identicos.

Es equivalente a decir que 20 mol de H + 10 mol de O → 10 mol de H₂O

Aquí está el resumen de todo lo que hemos hecho sabiendo primero que el O pesa 16 veces más que el H y, posteriormente, que 1 g de H contenía N_A átomos (1 mol). Para los volúmenes se tuvo en cuenta que 1 g de H (1 mol) ocupada 22,4 L y que en ese volumen siempre hay el mismo número de átomo, independientemente de su naturaleza, siempre en C.N.


Mol ≡ N_A = 6,022·10²³ (su masa dependerá del peso de cada entidad)

Volumen molar, volumen de 1 mol a 1atm de presión y 0ºC, es 22,4 L (independiente de las entidades)